Modelagem para o ciclo Otto

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1 29 de setembro de 2017 Workshop estratégico CTBE Modelagem para o ciclo Otto Luciano Rodrigues ESALQ/USP UNICA

2 CONSIDERAÇÕES INICIAIS Vários estudos sobre a demanda por combustíveis leves no Brasil e em outros países Centenas de papers avaliaram o tema em outros países (vasta literatura internacional) Comportamento dos proprietários de veículos flex no mercado brasileiro Internacional - Santos (2013), Salvo e Huse (2013), Freitas e Kaneko (2011), Alves and Bueno (2003) Nacional - Burnquist e Bacchi (2002), Roppa (2005), Nappo (2007), Schuneman (2007), Silva et al. (2009), Farina et al. (2010), Serigati et al. (2010), Fernandes et al. (2012), Diehl (2012), Cardoso e Bittencourt (2013), Orellano et al. (2014) Análise da demanda nacional do ciclo Otto Rodrigues, L.; Bacchi, M. R. P. Light fuel demand and public policies in Brazil, Applied Economics, v. 48, p , 2016 Rodrigues, L.; Bacchi, M. R. P. Analyzing light fuel demand elasticities in Brazil using cointegration techniques. Energy Economics, v. 63, p , 2017 Informações completas sobre as referências bibliográficas supracitadas encontram-se nos slides finais deste documento

3 CONSIDERAÇÕES INICIAIS PREMISSAS 1. MODELO CONCEITUAL 2. MODELO EMPÍRICO Equilíbrio parcial Estimativa das equações: estatística, econometria e relações contábeis RESULTADOS Consumo ciclo Otto Consumo de gasolina Consumo de hidratado % veículos flex usando etanol Preços de bomba, etc. PREÇOS Preço regional da gasolina (preço petróleo, margem de refino) Margem de comercialização Preço do etanol que viabilizaria a ampliação da oferta MISTURA Nível de adição do renovável no combustível fóssil VEÍCULOS e MOTOCICLETAS Vendas de veículos novos Vendas de motocicletas novas % modelos flex Novas tecnologias automotivas Ganho de eficiência no consumo (por veículo, uso compartilhado, etc.) Variável sob controle do agente regulador TRIBUTOS Tributos federais sobre etanol Tributos federais sobre gasolina Tributos estaduais sobre etanol Tributos estaduais sobre gasolina MACRO Variação da renda doméstica Crescimento da população Inflação Câmbio EMISSÕES Nível médio de emissões (anidro e hidratado) do etanol Nível médio de emissões da gasolina META DE DESCARBONIZAÇÃO Definição do nível máximo de emissões em cada ano (gco 2eq /MJ)

4 EXEMPLO DA DINÂMICA NO MERCADO DE COMBUSTÍVEIS SEM RENOVABIO Preço ao produtor do etanol anidro Renda Frota Preço da gasolina na refinaria Preço físico do hidratado ao produtor Preço gasolina C na bomba Preço hidratado na bomba Paridade Consumo do ciclo Otto Consumo gasolina Consumo etanol Hidratado Anidro Frota flex

5 ALTERAÇÕES PROMOVIDAS PELO RENOVABIO Produtor e importador de biocombustíveis Mercado físico Distribuidora de combustíveis Meta individual Emissão de CBio Aquisição de CBio Meta de descarboniza- Bolsa ção do Brasil

6 EXEMPLO DA DINÂMICA NO MERCADO DE COMBUSTÍVEIS CONSIDERANDO OFERTA EXÓGENA E PERFEITAMENTE ELÁSTICA Preço ao produtor do etanol anidro Renda Frota Preço da gasolina na refinaria Consumo do ciclo Otto CBio Preço gasolina C na bomba Preço hidratado na bomba Paridade Consumo gasolina Consumo etanol Frota flex Hidratado Preço físico do hidratado ao produtor Preço físico hidratado + CBIO Receita necessária para viabilizar a oferta Anidro Emissão Processo observada continua até meta encontrar de descarbonização convergência

7 Preço anidro ao produtor (P AP ) P APi = P APi (P HPi, I APi, CBio) P AP P HP equação 1 em que I APi refere-se aos impostos sobre o anidro e CBio ao preço do CBio P AP I APi P AP CBio < 0 ESPECIFICAÇÃO DO MODELO EMPÍRICO (parte 1) Preço gasolina A na refinaria (P GR ) P GBi = P GBi (P APi, P GRi, M A, M GBi, I GBi, CBio, ) equação 2 Preço gasolina C na bomba (P GB ) em que M A é o nível de mistura em lei, M GBi é a margem bruta de comercialização da gasolina, e I GBi são os impostos sobre a gasolina P GB P GR P GB P AP P GB CBio Paridade de preços na bomba (P EG ) P EGi = P EGi (P HBi, P GBi ) eq. 4 P GB M A < 0 P GB M GBi P EG P HB P EG P GB < 0 P HBi = P HBi (P HPi, I HBi, CBio, M HBi ) eq. 3 Preço hidratado na bomba (P HB ) Preço hidratado ao produtor (P HP ) em que I HBi refere-se aos impostos sobre o hidratado, M HBi à margem bruta de comercialização do hidratado P HB P HP P HB I HB P HB Cbio < 0 Variável exógena Variável endógena (preço) Variável endógena (consumo) com i = 1,2,...,13 regiões do País

8 Consumo de combustíveis do ciclo Otto (C OT ) C OTi = C OTi (F Ti, Xi, IP Bi, Ef) equação 5 ESPECIFICAÇÃO DO MODELO EMPÍRICO (parte 2) em que: F T X i = frota total (de veículos e motocicletas, de todos os tipos de combustíveis) = renda disponível IP B = preço médio ao consumidor dos combustíveis do ciclo Otto (etanol, anidro e hidratado, e gasolina) Ef = eficiência energética no consumo C OT F T C OT IP B < 0 C OT X IP Bi = IP Bi (C GCi, C Hi, C GNVi, P GNVi, P HBi, P GBi ) equação 6 em que: C GC C H = consumo de gasolina C = consumo de etanol hidratado C GNV = consumo de GNV P GNV = preço do GNV na bomba Variável exógena Variável endógena (preço) Variável endógena (consumo) com i = 1,2,...,13 regiões do País

9 Consumo de GNV (C GNV ) Exógeno ESPECIFICAÇÃO DO MODELO EMPÍRICO (parte 3) C Hi = C Hi (SF ffvi, P EGi ) equação 8 Consumo de etanol hidratado (C H ) em que SF ffv é a participação da frota flex fuel sobre a frota total (de veículos e de motocicletas, de todos os tipos de combustíveis) Consumo de etanol anidro (C A ) C H SF ffv C H P EG < 0 C Ai = C Ai (M A, C GCi ) em que M A = nível de mistura equação 7 Consumo de gasolina C (C GC ) C GCi = C OTi C Hi 0,7 C GNVi equação 9 C A M A C A C GC Variável exógena Consumo de gasolina A (C GA ) C GAi = C GCi C Ai equação 10 Variável endógena (preço) Variável endógena (consumo) com i = 1,2,...,13 regiões do País

10 PACOTES COMPUTACIONAIS UTILIZADOS Estimativas econométricas foram obtidas com o uso dos seguintes softwares Para O fechamento do modelo dinâmico de equilíbrio parcial, foi utilizado um sistema de otimização não linear segundo o qual o preço do CBio varia gradativamente até que o nível de emissões (dado pelo volume consumido de cada combustível do ciclo Otto e os respectivos coeficientes de emissões) se iguale à meta de descarbonização em cada ano. Minimizar 2030 t=2019 ME t CE it C it (CBio t ) σ n i=1 C it (CBio t ) 2 Sujeito a CBiot 0 ME t = meta de descarbonização no ano t, em gco 2eq. /MJ CE it = coeficiente médio de emissões do combustível i no ano t, em gco 2eq. /MJ C it = consumo do combustível i no ano t, em m 3 CBio i = preço do CBio no ano t, em R$/unidade

11 REGIONALIZAÇÃO DO MODELO Para essa versão do modelo, o mercado brasileiro foi dividido em 13 regiões: 1. São Paulo 2. Paraná 3. Minas Gerais 4. Goiás 5. Mato Grosso 6. Mato Grosso do Sul 7. Pernambuco 8. Paraíba 9. Alagoas 10. Santa Catarina e Rio Grande do Sul 11. Região Norte 12. Outros estados do Nordeste 13. Outros estados do Centro-Sul (RJ, ES e DF) Para cada uma dessas 13 regiões foram estruturadas/estimadas 10 equações distintas, especificadas nos próximos slides

12 EXEMPLOS DE ELASTICIDADES ESTIMADAS PARA CADA REGIÃO Elasticidades preço da demanda do ciclo Otto estimadas para as 13 regiões/estados Estado/ região Elasticidade Estado/ região Elasticidade Estado/ região Elasticidade Sul Centro-Oeste Nordeste SC e RS -0,328 MS -0,144 PE -0,355 PR -0,197 MT -0,161 PB -0,191 Sudeste GO -0,222 AL -0,596 SP -0,195 Norte -0,321 Outros -0,210 MG -0,259 RJ, ES e DF -0,208 Essas elasticidades foram obtidas a partir das equações de demanda do ciclo Otto, estimadas para cada região/estado. Relacionam a variação % no consumo do ciclo Otto (Q) em resposta a oscilação % dos preços dos combustíveis (P). Elasticidade = Q Q P P

13 A ser realizado Realizado Aperfeiçoamento da ferramenta para debate das metas quando do processo de regulamentação do RenovaBio PREMISSAS 1. Renda 2. Impostos federais e estaduais 3. Preço da gasolina 4. Evolução da frota 5. Indicadores macros 6. Ganho eficiência energética etc. 1. MODELO CONCEITUAL 2. MODELO EMPÍRICO Equilíbrio parcial Estimativa equações: estatística, econometria e relações contábeis RESULTADOS Demanda ciclo Otto Demanda por gasolina Demanda por hidratado % veículos flex usando etanol Preços de bomba, etc. 1. Intensificar testes de consistência 2. Incorporar elementos endógenos na oferta 3. Agregar ciclo Otto, ciclo Diesel e demais biocombustíveis 4. Agregar secundários impactos em outros setores SIMULAÇÕES E DEFINIÇÃO DOS CENÁRIOS Quantificar, temporal e regionalmente, impactos de alterações nas premissas sobre o consumo e preço dos combustíveis, emissões, valor do CBio, inflação, etc.

14 OBRIGADO

15 Referências Bibliográficas Literatura sobre o mercado brasileiro de combustíveis leves Comportamento do proprietário de veículos flex Internacional Alves, D. C. O., R. L. S. Bueno. Short-Run, Long-Run and Cross Elasticities of Gasoline Demand in Brazil. Energy Economics, v. 25, p , 2003 Freitas, L. C., S. Kaneko. Ethanol Demand under the Flex-Fuel Technology Regime in Brazil. Energy Economics, v. 33, p , 2011 Salvo, A., C. Huse Build It, but Will They Come? Evidence from Consumer Choice between Gasoline and Sugarcane Ethanol. Journal of Environmental Economics and Management, v. 66, p , 2013 Santos, G. F Fuel Demand in Brazil in a Dynamic Panel Data Approach. Energy Economics, v. 36, p , 2012 Nacional Burnquist, H.L., M.R.P. Bacchi. A demanda por gasolina no Brasil: uma análise utilizando técnicas de cointegração. Congresso Brasileiro de Economia e Sociologia Rural, Passo Fundo, 2002

16 Referências Bibliográficas Literatura sobre o mercado brasileiro de combustíveis leves Comportamento do proprietário de veículos flex Nacional (continuação) Cardoso L.C.B., M.V.L. Bittencourt. Mensuração das elasticidades-preço da demanda, cruzada e renda no mercado de etanol brasileiro: um estudo usando painéis cointegrados. Revista de Economia e Sociologia Rural, v. 51 (4), 2013 Diehl, D. Formação do preço de etanol hidratado no Estado de São Paulo e sua relação com os mercados de açúcar e de gasolina. Tese doutorado, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2012 Farina, E.M.M.Q., C. Viegas; P. Pereda, C. Garcia. Mercado e concorrência do etanol, In: Etanol e bioeletricidade, a cana-de-açúcar no futuro da matriz energética, E. Leão e I.de C. Macedo, org. Luc Projetos de Comunicação, p , São Paulo, 2010 Fernandes, R.A.S.F., C.M. dos Santos, S.L. Peixoto. Determinantes da demanda de gasolina C no Estado de Minas Gerais, 2002 a Revista de Economia e Agronegócio, v. 10(1), p , 2012 Nappo, M. A demanda por gasolina no Brasil: uma avaliação de suas elasticidades após a introdução dos carros bicombustível. Diss., Fundação Getúlio Vargas, São Paulo, 2007 Roppa, B.F. Evolução do consumo de gasolina no Brasil e suas elasticidades: 1973 a Tech. Report, Instituto de Economia - Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2005 Schunemann, L. A demanda de gasolina automotiva no Brasil: o impacto nas elasticidades de curto e longo prazo da expansão do GNV e dos carros flex. Diss., Instituto Brasileiro de Mercado de Capitais, 2007

17 Referências Bibliográficas Literatura sobre o mercado brasileiro de combustíveis leves Comportamento do proprietário de veículos flex Nacional (continuação) Serigati, F.C.; Correia, L.B.; Perosa, B.B. O impacto dos veículos flex-fuel sobre o mercado de combustíveis no brasil. In: Congresso Brasileiro de Economia e Sociologia Rural, Campo Grande, 2010 Silva, G.F. Da, G.F. Tiryaki, L.A.M. Pontes. The impact of a growing ethanol market on the demand elasticity for gasoline in Brazil. In: Annual International Association for Energy Economics Conference, v. 32, Anais San Francisco: USAEE, San Francisco, 2009 Orellano, V.F., A.D.N. de Souza, P.F. de Azevedo. Elasticidade-preço da demanda por etanol no Brasil: como renda e preços relativos explicam diferenças entre estados. Revista de Economia e Sociologia Rural, v. 51(4), p , 2013 Análise demanda do ciclo Otto Rodrigues, L.; Bacchi, M. R. P. Light fuel demand and public policies in Brazil, Applied Economics, v. 48, p , 2016 Rodrigues, L.; Bacchi, M. R. P. Analyzing light fuel demand elasticities in Brazil using cointegration techniques. Energy Economics, v. 63, p , 2017